A numerical thermal analysis for a regeneratively cooled rocket engine is carried out. An integrated numerical method incorporating computational fluid dynamics for the hot-gas and a heat flux model for coolant channel is utilized. For comparison purpose, the one-dimensional analysis using Bartz equation is also conducted. The performance of the present model in predicting the cooling characteristics of a three-dimensional regenerative cooling system is compared with the three-dimensional results of RTE(Rocket Thermal Evaluation) developed in Korea Aerospace Research Institute.
The heat flux model of the present analysis assumes an axisymmetric coolant channel and is designed to mimic the heat flux of the three- dimensional coolant channel based on the Dittus-Boelter correlation. The model also employs fin effectiveness parameter.
It is found that the present method predicts much closer results to those of RTE code than one-dimensional analysis.
고온, 고압의 환경에서 작동되는 로켓엔진을 보호하기 위해 도입된 재생냉각 시스템에 대한 수치 열해석을 실시한다. 연소실내의 유동을 축대칭 Navier-Stokes 방정식을 이용하여 수치해석하고, 냉각채널에서의 냉각성능은 Heat flux model을 이용하여 실제 3차원 시스템이 가지는 냉각특성을 예측해본다. 수치적 해석의 비교는 Bartz 식을 이용한 1차원 재생냉각 해석과, 3차원 RTE(Rocket Thermal Evaluation)와 실시한다. 한편, 실제 3차원 냉각채널이 가지는 열전달 현상을 잘 예측하기 위해, 냉각채널 사이의 립(rib)이 가지는 핀효과(fin effectiveness)를 적용시켜 해석해본다.
